OSTEOKLASTI: FORMACIJA, KARAKTERISTIKE, FUNKCIJE, BOLESTI - BIOLOGIJA - 2025

U osteoblasti su jedan od tri vrste stanica koje se nalaze u koštano tkivo, a odgovorni su za fenomen poznat kao resorpcije kosti, neophodan za održavanje strukture to.

Za razliku od osteoblasta i osteokita, ostale dvije stanične skupine prisutne u koštanom tkivu, osteoklasti, kad ispune svoju funkciju resorpcije, prolaze kroz složene procese programirane stanične smrti (apoptoze).

Mikroskopija aktivnog osteoklasta (Izvor: Robert M. Hunt na engleskoj Wikipediji putem Wikimedia Commonsa)

Njegova aktivnost je uglavnom regulirana endokrinim putom, posebno pod nadzorom dva hormona: paratireoidnog hormona i kalcitonina, proizvedenih od strane paratireoidne i štitne žlijezde.

Naziv tih stanica skovao je Kölliker 1873. godine, a uloga resorpcije kosti u početku se pripisivala osteocitima i makrofazima, međutim, danas je poznato da su ove stanice prilično "pomoćne" u postupak.

Oni su elementarne stanice u skeletnoj fiziologiji, a nedostaci u njihovoj funkciji ili nepravilnosti u procesima za koje su oni zaduženi podrazumijevaju razvoj teških patologija kod ljudi.

Trening

Osteoblasti se dobivaju iz mononuliranih stanica koje potiču iz leđne moždine i drugih hematopoetskih organa, koji su sposobni migrirati do koštanog tkiva vaskularnim putovima.

Formiraju se iz stanice praroditelja zvane granulocit-makrofag, koja stvara osteoklaste i monocite, čija proliferacija i diferencijacija ovise o različitim regulatornim molekulama, među kojima mogu biti imenovani mnogi citokini.

Nakon širenja stanica praroditelja kroz krvožilni sustav, oni se uspostavljaju na različitim dijelovima koštanog tkiva (periosteumu, endosteumu i perihondrijumu).

Mononuklearni fagociti su vrlo slični stanicama prije osteoklastike, ali upravo je mikrookolje kostiju ono što određuje njihovu diferencijaciju pomoću različitih podražaja.

Diferencijacija staničnih gena

Pluripotentne hematopoetske stanice koštane srži primaju signale koji usmjeravaju njihov razvoj prema mijeloidnoj loze, što zahtijeva ekspresiju određenih molekula koje omogućuju tim stanicama da reagiraju na osteoklastogene čimbenike.

Kako se "kolonija" mijeloidnih stanica razlikuje, mogu se identificirati brojni markeri za postaju makrofaga, osobito karakterizirana prisutnošću faktora poznatog kao "faktor koji stimulira koloniju makrofaga".

Važnost ovog faktora u diferencijaciji stanica osteoklasta-prethodnika pokazana je različitim eksperimentalnim promatranjima na životinjama s mutacijama u srodnim genima, koji pokazuju ozbiljne abnormalnosti u razvoju kostiju.

Napredovanje "makrofaga" prema osteoklastima

Makrofagi koji su predodređeni za razlikovanje u liniji osteoklasta napreduju prema razvoju fenotipskih karakteristika svojstvenih ovim koštanim stanicama, kao što su ekspresija receptora za kalcitonin i sposobnost ponovnog upijanja kostiju.

Trenutno su mnoge istraživačke skupine utvrdile da je glavni osteoklastogeni faktor poznat kao aktivatorski receptor ligand NFkB (RANKL, engleskog " R eceptor A ktivator N F k B L igand"), membranski protein izražen nakon stimulacija hormona ili citokina za apsorpciju kostiju.

Ovaj faktor djeluje kroz različite indirektne putove nizvodno, modulirajući ekspresiju gena potrebnih za diferencijaciju osteoklasta, a njegova ekspresija ovisi i o kontroli ostalih molekula.

Diferencijacija se zatim događa postupno, a drugi ključni korak u procesu je fuzija više ćelija posvećenih liniji osteoklasta da bi se formirala „polikarionska“ ili višenamjenska stanična potomka.

karakteristike

Osteoklasti su višejedrne "divovske" stanice (s mnogim jezgrama) promjera između 10 i 100 um, s acidofilnom citoplazmom i koje imaju složen i specijalizirani unutarnji membranski sustav koji funkcionira u procesu resorpcije.

Oni su pokretne stanice koje se kreću na površini kostiju između mjesta resorpcije. Ako se posmatra u njihovom aktivnom stanju, oni imaju u sebi mnogo vakuola i mitohondrija, koji predstavljaju visok metabolički tok.

Ove stanice zauzimaju specifična mjesta poznata kao "Howship Gaps", koja su šuplje udubljenja karakteristična za regije u kojima dolazi do resorpcije kosti.

Presjek aktivnog osteoklasta (Izvor: Cellpath via Wikimedia Commons)

Oni su polarizirane stanice, tako da se organele iznutra nalaze na određenim područjima: bazalnom području, području "kovrčavog ruba" ili "ruba četkice", svjetlosnom području i vezikularnom području.

Čista područja i rubovi četkica imaju specijalizirane resorpcijske strukture koje ih karakteriziraju, a koje se promatraju kao mreža membranskih nabora ispod kojih se odvijaju resorpcijski procesi, budući da su u izravnom kontaktu s kostiju.

Bazalna zona (najudaljenija od laguna) je ona koja sadrži najveću količinu organela: jezgre i sve povezane sustave, dok se vezikula zona sastoji od mnogih prijenosnih vezikula koji surađuju s resorpcijom i nalaze se između bazalne zone. i rub četke.

Značajke

U kombinaciji s ostalim stanicama koštanog tkiva, kao i s nekim lokalnim regulatornim čimbenicima i određenim hormonima, osteoklasti igraju važnu ulogu u strukturnom održavanju i preuređivanju kostiju tijekom i nakon osteogeneze.

U tom smislu, osteoklasti sudjeluju u povezanoj resorpciji i tvorbi, koja se sastoji od osteoklasti posredovane resorpcije i stvaranja usmjerenog osteoblastom.

Općenito govoreći, mehanizmi resorpcije kosti posredovani osteoklastom uključuju izlučivanje hidrolaze iz njihovih lizosoma i iona koji razgrađuju kosti.

Kao i druge stanice vezivnog tkiva, osteoklasti sudjeluju u održavanju homeostaze kalcija u serumu.

bolesti

Različite bolesti povezane su sa funkcijom osteoklasta, a među njima su:

- Osteoporoza: stanje je karakterizirano neravnotežom između resorpcije i stvaranja kostiju, gdje dolazi do pogoršane resorpcije, što stvara krhkost i kontinuirane frakture kostiju. Često se javlja kod starijih i starijih osoba.

- Osteopetroza: to je genetsko stanje koje karakterizira porast koštane mase zbog oštećenja u razvoju kovrčavih rubova osteoklasta uzrokovanih specifičnim mutacijama, što rezultira smanjenjem njihove sposobnosti resorpcije.

- Pagetova bolest: otkriva se u starijih bolesnika kao nekontrolirana resorpcija i formacija kostiju koja očito ima virusno porijeklo.

Reference

1. Bronner, F., Farach-Carson, M., Rubin, J., & Greenfield, EM (2005). Osteoklast: podrijetlo i diferencijacija. U rezoluciji kostiju (str. 23). London: Springer.
2. Chen, X., Wang, Z., Duan, N., Zhu, G., Schwarz, EM, & Xie, C. (2018). Interakcije osteoblast - osteoklast. Istraživanje vezivnog tkiva, 59 (2), 99-107.
3. Frame, B., i Marel, M. (1981). Pagetova bolest: pregled trenutnog znanja. Dijagnostička radiologija, 141, 21–24.
4. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Tekstni atlas histologije (2. izd.). Meksički DF: McGraw-Hill Interamericana Editores.
5. Johnson, K. (1991). Histologija i stanična biologija (2. izd.). Baltimore, Maryland: Nacionalna medicinska serija za neovisno istraživanje.
6. Kuehnel, W. (2003). Atlas boja citologije, histologije i mikroskopske anatomije (4. izd.). New York: Thieme.
7. Pierce, A., Lindskog, S., & Hammarstrom, L. (1991). Osteoklasti: struktura i funkcija. Electron Micros. Otkrivenje 4, 1–45.
8. Sobacchi, C., Schulz, A., Fraser, P., Villa, A., & Helfrich, MH (2013). Osteopetroza: genetika, liječenje i novi uvidi u nastajanje osteoklasta. Prirodne recenzije Endokrinologija, 1–15.
9. Vaes, G. (1987). Stanična biologija i biokemijski mehanizam resorpcije kostiju. Klinička ortopedija i srodna istraživanja, 231, 239–271.